La codifica delle immagini

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1 La codifica delle immagini Un immagine può occupare molto spazio anche se non tutti i colori sono CONTEMPORANEAMENTE usati Si può usare un sottoinsieme dei colori Si considera una tavolozza (palette) di colori (codificati con il sistema RGB) da codificare Ad esempio, sono comuni palette a 256 colori, ovvero, con profondità dell immagine a 8 bit La palette viene memorizzata insieme al resto dei dati dell immagine Nell esempio precedente, sarebbero necessari 8 bit per la codifica di ciascun pixel: la codifica richiederà bit ( byte) per l immagine più 256*3=768 byte per la palette. 53

2 La codifica delle immagini Palette RGB dei colori D4 44 D6 D5 3E B BC AA indice nella tabella (palette) pixel 1 pixel 2 pixel 3 pixel 4 pixel 5 pixel 6 immagine 3x2 Rappresentazione con palette: 24x4 + 2x6 = 108 bit palette pixel Rappresentazione RGB: 24x6=144 bit 3E B BC AA 1B BC AA D4 44 D6 D5 44 D6 D pixel 1 pixel 2 pixel 3 pixel 4 pixel 5 pixel 6 54

3 La codifica delle immagini Palette D D5 3E B 00 AA indice nella tabella (palette) pixel 1 pixel 2 pixel 3 pixel 4 pixel 5 pixel 6 immagine 3x

4 La codifica delle immagini 56

5 La codifica delle immagini Quando abbiamo bisogno di colori che non sono presenti in questa tavolozza? possiamo sostituire il colore mancante con quello più simile presente nella palette, oppure cambiare palette. In questo modo, cambia l associazione tra sequenze di bit e colori. Di conseguenza, quando si usa un programma di elaborazione dell immagine (es. paint shop pro, photoshop, etc.), bisogna specificare quale palette si sta usando. 57

6 La codifica delle immagini Grafica vettoriale: descrizione di elementi geometrici primitivi, i quali vengono specificati individualmente. Non si descrivono i pixel singolarmente. si definiscono le curve e tutti gli elementi geometrici che compongono l immagine memorizzando solo le loro coordinate un programma che gestisce immagini in grafica vettoriale dovrà prima leggere le coordinate e riprodurre pixel per pixel le curve formato testuale (si crea e modifica con un editor di testi) meno occupazione di memoria + elaborazione per la riproduzione 58

7 La codifica dell immagine individuare un punto di riferimento (che può essere il vertice in alto a sinistra del quadrato) lunghezza del lato origine degli assi cartesiani (0,0) (10,10) 50 px Rectangle(10,10, 50, 50) 59

8 La codifica delle immagini Osservazione: è chiaro che in un file in formato vettoriale bisognerebbe memorizzare opportunamente anche la risoluzione dell immagine, lo spessore in pixel delle linee, i colori delle linee e dei riempimenti delle figure, etc. Un approfondimento della codifica vettoriale in tal senso è al di fuori degli scopi di questo corso. 60

9 La codifica delle immagini: formato SVG SVG (Scalable Vector Graphics) è un linguaggio di grafica vettoriale bidimensionale <svg width="140" height="170"> <title>cat</title> <desc>stick Figure of a Cat</desc> <circle cx="70" cy="95" r="50" style="stroke: black; fill: none;"/> <circle cx="55" cy="80" r="5" stroke="black" fill="#339933"/> <circle cx="85" cy="80" r="5" stroke="black" fill="#339933"/> <g id="whiskers"> <line x1="75" y1="95" x2="135" y2="85" style="stroke: black;"/> <line x1="75" y1="95" x2="135" y2="105" style="stroke: black;"/> </g> <use xlink:href="#whiskers" transform="scale(-1 1) translate(-140 0)"/> <!-- ears --> <polyline points="108 62, 90 10, 70 45, 50, 10, 32, 62" style="stroke: black; fill: none;" /> <!-- mouth --> <polyline points="35 110, , , 105, 110" style="stroke: black; fill: none;" /> <!-- nose --> <path d="m L A " style="stroke: black; fill: #ffcccc"/> <text x="60" y="165" style="font-family: sans-serif; font-size: 14pt; stroke: none; fill: black;">cat</text> </svg> 61

10 La codifica delle immagini Immagini complesse od irregolari: codifica raster o bitmap Codifiche standard: GIF, JPEG, BMP Immagini regolari: codifica vettoriale Codifiche standard (proprietarie): CGM, DWG, DXF Macromedia FLASH Codifiche ibride (raster/vettoriale): Codifiche standard (proprietarie): Postscript, PDF (Portable Document Format) 62

11 La codifica dei suoni I suoni costituiscono un tipo di informazione con cui siamo costantemente a contatto (linguaggio parlato, musica, rumori) Anche i suoni possono essere rappresentati in forma digitale Dal punto di vista fisico un suono è un'alterazione della pressione dell'aria (rispetto alla pressione atmosferica che viene usata come riferimento) che, quando rilevata, ad esempio dall'orecchio umano, viene trasformata in un particolare stimolo elettrico e, tramite complicati processi cognitivi, interpretata. La durata, l'intensità e la frequenza della variazione nel tempo della pressione dell'aria sono le quantità fisiche che rendono un suono diverso da ogni altro 63

12 La codifica del suono L intensità di un suono descrive l ampiezza delle variazioni dell onda sonora e fornisce una misura dell energia trasportata dall onda sonora Si misura in decibel (db) L altezza di un suono è il parametro legato alla sensazione di gravità/acutezza che si percepisce di un suono. Dipende dalle frequenze di variazione delle onde elementari che compongono l onda sonora Le frequenze si misurano in Hertz (Hz) 64

13 La codifica dei suoni - intensità Suono Massimo rumore prodotto in laboratorio Lancio di un missile (a 50 m) Rottura del timpano Suono al limite del dolore Complesso rock in locale chiuso Martello pneumatico (a 3 m) Traffico cittadino diurno Conversazione (a 1 m) db Reazione Suono insopportabile Dolore fisico 65

14 La codifica dei suoni Fisicamente un suono è rappresentato come un'onda (onda sonora) che descrive la variazione della pressione dell'aria nel tempo t Sull'asse delle ascisse viene rappresentato il tempo e sull'asse delle ordinate viene rappresentata la variazione di pressione corrispondente al suono stesso 66

15 La codifica del suono 67

16 La codifica dei suoni il tracciato dei solchi del vinile e l intensità del campo magnetico sul nastro seguono l andamento della curva dell ampiezza, dopo che questa è stata convertita in un segnale elettrico La rappresentazione precedente viene detta analogica, in quanto descrive esattamente l'analogo della quantità fisica in esame, e fornisce una descrizione continua dell'onda sonora Le rappresentazioni di tipo analogico non sono adatte al mondo dell'informatica, data l'impossibilità di poter trattare con informazioni di tipo continuo È necessario trovare un modo di per rappresentare in forma digitale (numerica) un onda sonora 68

17 La codifica dei suoni Una rappresentazione digitale assegna dei numeri che rappresentano di volta in volta il valore dell ampiezza in istanti successivi di tempo. La successione di numeri rappresenta l andamento della curva di ampiezza. fornisce una descrizione discreta dell'onda sonora La rappresentazione in formato digitale del suono deve: garantire una riproduzione fedele del suono originale consentire un elaborazione ulteriore del suono 69

18 La codifica dei suoni Le fasi fondamentali per la digitalizzazione: campionamento quantizzazione di un campione codifica 70

19 La codifica dei suoni Si effettuano dei campionamenti sull'onda sonora (cioè si misura il valore dell ampiezza dell onda a intervalli costanti di tempo) e si codificano in forma digitale le informazioni estratte da tali campionamenti t Quanto più frequentemente il valore di intensità dell'onda viene campionato, tanto più precisa sarà la sua rappresentazione 71

20 La codifica del suono 72

21 La codifica del suono Riducendo l intervallo di tempo tra due campionamenti aumenta l accuratezza della descrizione del segnale Una migliore qualità della descrizione del segnale corrisponde a una maggiore quantità di informazione, cioè a un maggior numero di campioni nell unità di tempo; un maggior numero di campioni richiede un maggiore spazio in memoria e una superiore velocità di trasferimento dati. Esiste una frequenza minima per ottenere descrizioni accurate? 73

22 La codifica del suono Il tasso di campionamento deve essere quindi almeno il doppio della frequenza massima presente nel segnale in ingresso. Questo tasso di campionamento è detto tasso di Nyquist. Esempio: 4kHz (frequenza massima della voce umana) impongono una frequenza minima di campionamento di 8000 campioni al secondo Esempio: poiché la percezione dell uomo arriva a segnali di circa Hz (20kHz), è sufficiente che il tasso di campionamento sia fissato a oltre campioni al secondo. Il tasso di campionamento dei compact disc è di campioni/sec, ed è quindi sufficiente a rappresentare correttamente il segnale audio di partenza 74